動的噴射により噴流床ガス化炉の燃焼を冷却できる

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動的噴射は噴流床ガス化装置の燃焼を冷却することができます。 Fan Quanrong の噴流床ガス化炉は石炭ガス化の主流プロセスであり、そのガス化メカニズムは業界で長期的な関心の対象となっている研究テーマでもあります。 ガス化メカニズムとは、微粉炭が合成ガスに変換される基本的な化学反応、変換順序、および相対速度を指します。噴流床ガス化のメカニズムを分析すると、微粉炭はガス化炉内で 3 つのプロセスを受けることがわかります。：昇温熱分解、微粉炭燃焼、石炭チャーのガス化。ガス化のメカニズムは主に 3 つあります。：微粉炭熱分解には独立した学術カテゴリーがあり、熱分解の組成比などの問題を研究します。；燃焼メカニズムは、微粉炭と酸素の乱流混合から始まり、分子レベルのミセル内で化学反応を開始して拡散燃焼火炎を形成します。；石炭のガス化は石炭チャーとガス化剤の間の化学反応であり、流れ場は層流によって支配されます。 風流層ガス化炉では、微粉炭の熱分解と揮発速度が非常に速く、部分的に燃焼プロセスと重なります。したがって、噴流層の燃焼機構とチャーのガス化機構がガス化炉の主な研究対象となっている。 ガス化炉の反応空間は大きく2つのエリアに分けられます：ノズル近くの燃焼領域とガス化装置出口近くのガス化領域。燃焼領域の最大の特徴は、火炎温度が 2500 度に達することもあり、ノズルやガス化装置の動作に適さないことです。したがって、高温の燃焼火炎をいかに回避するかが、噴流層ガス化装置の研究開発における重要な方向性となります。 無炎希釈燃焼技術を用いたダイナミックジェットガス化装置は、高温燃焼を軽減する噴流層ガス化装置に期待をもたらします。 無炎燃焼技術は、過去 20 年間に国際燃焼分野で開発された最新の燃焼方法です。マイルド低酸素希釈技術とも呼ばれます。この燃焼は、低酸素 (2% ～ 15%) および低温 (900 ℃ ～ 1200 ℃) 条件下での容積燃焼です。無炎で半透明、熱流分布が均一、燃焼騒音が低く、温度変動が少ないという特徴があります。この低温燃焼は、従来の局部高温火炎燃焼に比べ、炉内スペースが大幅に小さくて済むため、炉内平均温度が上昇し、輻射熱伝達が向上します。**強化され、熱利用効率が大幅に向上します。そしてさらに重要なことは、汚染物質（窒素酸化物、一酸化炭素など）の排出がほぼゼロであることです。 無炎燃焼技術を用いたダイナミックジェットガス化炉はダイナミックフィード方式を採用しており、駆動されたジェットバーナーの上部から乾燥石炭粉末が噴出します。流通方式は空気輸送です。耐火物ライニングには水冷壁コイルと急冷水冷方式が採用されています。ガス化温度は1300～1700℃、作動圧力は2.0～4.0MPaです。関連する高温実証試験はすでに開始されている。 固定噴射ガス化炉と比較した場合、動的噴射ガス化炉と固定噴射ガス化炉の主な違いは、オーバーヘッド下向き噴射設計のバーナーが動的噴射状態にあり、動的ジェット領域と再循環領域を形成することです。微粉炭は動的な流れ場空間に均一に分布し、独特の供給形態で火炎形状や燃焼機構を変化させます。火炎はより広い燃焼領域に分布し、ピーク温度が低下するため、高温の火炎による悪影響が軽減されます。動的噴射により、酸素と排ガスの混合メカニズムも変化します。酸素と燃焼排ガスの混合は、以前の固定噴射の同伴混合から動的噴射衝撃混合に変わります。酸素が急激に希釈されると濃度割合が低下し、希薄燃焼や無炎燃焼になりやすくなります。 燃焼ノズルは噴流層ガス化装置の魂です。新しい供給形式として、動的ノズルは燃焼領域の燃焼機構を変更し、ガス化装置のガス化結果に影響を与えます。動的ジェットガス化装置は、固定ジェットガス化装置と比較して、高速ジェット流と比較的スムーズなコールチャーのガス化という特徴を備えています。 （筆者のユニットはFansmelt Australia）